不同煤燃烧过程颗粒汞生成特性的实验研究

在高温管式电加热炉上进行了三种煤单独燃烧,三种煤添加1%、3%、5%溴化钙与醋酸钙燃烧,以及一种煤添加Fe₂O₃燃烧实验,燃烧温度为1 250℃。收集了各燃烧过程的飞灰,对收集的飞灰进行了Hg含量测定,并对飞灰进行了比表面积、EDS与XRD表征。实验与分析结果表明,三种煤燃烧后Hg_p的生成特性显著不同;三号煤灰的比表面积最大但飞灰颗粒Hg含量及Hg_p比率均很低;在添加CaBr₂后,三种煤飞灰颗粒Hg含量及Hg_p比率均显著增加;在三种煤中添加醋酸钙,及在三号煤中添加Fe₂O₃后,Hg_p含量与比率有所增加,但增加幅度较小。     

添加剂对煤燃烧性能影响的研究

用国内目前市售的四种燃煤添加剂及自制的一种添加剂进行了添加剂对石墨、煤、矸石燃烧性能影响的研究。结果表明：所有的添加剂对石墨和煤都有明显的催化燃烧的作用，其中Ｍ１、ＪＰＳＹ、ＳＤＧＤ添加剂对石墨的催化燃烧效果较好，Ｍ１、ＸＡＺＹ对煤的助燃作用最好；对矸石则不同，只有ＢＪＪＦ和Ｍ１有助燃作用。石墨燃烧的动力学结果表明，加入Ｍ１添加剂后，石墨的燃烧活化能有明显下降，从１９１ｋＪ／ｍｏｌ降为３１．８ｋＪ／ｍｏｌ。     

煤中微量元素在燃烧过程中的变化

在分析微量元素燃烧过程中迁移变化机理的基础上,对电厂用煤和煤灰进行了采样测试,分析了电厂燃煤过程中微量元素的析出变化及在各种灰中的分布富集规律,同时用五个不同的温度段分别对煤进行了燃烧实验,研究了在不同温度下,微量元素从煤中析出的浓度和析出率,通过实验分析,。多数有害微量元素在飞灰中的富集浓度高于其它灰中,燃烧时温度的高低是影响微量的高低是影响微量元素迁移析出的重要因素,温度越高,有害微量元素析出率相对越大。     

长广煤燃烧硫析出动态特性研究

报道了长广煤燃烧过程中硫动态析出特性的试验结果,试验表明,煤中硫析出有两个明显的峰值,其析出过程与煤中硫赋存形态有很大关系,温度对硫析出影响很大,它能促进煤中更多的硫提前释放,此外,钙基添加剂对煤燃烧硫析出有抑制作用,但要根据煤中硫赋存形态选择不同的添加剂。     

煤燃烧过程中铍的迁移转化特性研究

通过热力学平衡模拟计算煤燃烧过程中铍的形态转化,采用高温真空管式炉进行含铍化合物与矿物的固固反应实验,以及富铍煤中加入添加剂的燃烧实验,通过X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光探针(XRF)以及电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)揭示煤燃烧过程中铍的迁移转化规律。结果表明,模拟计算发现铍只与含铝化合物反应生成BeAl_2O_4和Be Al6O10,同时固固反应实验也印证了这一结论,但反应温度在1 000℃左右,明显高于模拟计算温度650℃。添加Al_2O_3的富铍煤在燃烧时,由于铍与Al_2O_3发生反应,铍的释放率明显降低,最高降低33%以上;添加了伊利石的富铍煤,由于伊利石与铍的反应温度高于Al_2O_3,其抑制作用弱于Al_2O_3;而高岭石由于与铍的反应温度过高,在高岭石与铍发生反应产生抑制效果之前,部分铍已经在燃烧过程中释放出去,因此,抑制效果最差。     

固定床煤贫氧燃烧有机气体排放特性的GC-MS研究

在设计的可移动式固定床上对神木煤在煤颗粒尺寸为3～5mm、烟气在炉膛内的停留时间为1.76s、过量空气系数为0.4和燃烧温度分别为1100、1400和1600 K条件下进行了燃烧实验。采用气相色谱质谱联用仪(GC-MS)测试分析了烟气中有机气体的排放特性。结果显示,随着炉膛温度的升高,烟气中饱和脂肪烃的含量减少了42.98%,芳香烃含量增加了50.84%。这是由于存在的氧或含氧基团与部分饱和脂肪烃反应生成了二氧化碳和水,而芳香烃由于其氧化能力较差,在氧量不足时不容易发生氧化反应所致。     

煤和油页岩燃烧过程的对比

利用改装热重差热仪,对抚顺、茂名油页岩、黄县褐煤和大同烟煤进行了燃烧实验,考察了粒径、燃烧终温、样品种类等因素对燃烧过程的影响。样品粒径范围为2—8mm,升温速率范围为350—600℃/min,燃烧终温为750—900℃。结果表明,在不到2min的升温段,油页岩燃烧转化率可达90%以上,而煤仅为30—50%,其值与煤的挥发份分析值基本一致。     

动力煤的燃烧特性研究

选择了挥发分从２０％至４０％的五种典型动力煤，结合常规分析和热失重技术得到了燃煤的燃烧热失重曲线、燃烧特征温度以及动力学参数。结果表明：不同的燃烧图意味着不同的燃烧特性；燃烧特征温度（Ｔ＿１＋Ｔ＿２）／２与煤的挥发分存在一定的线性关系；五种煤的燃烧反应活化能大小顺序如下：淮北煤＞青龙山煤＞枣庄煤＞淮南煤＞柴里煤；燃烧反应可用相同的动力学模型不同的相应参数表示，ｄｘ／ｄτ＝Ａ·ｅ￣（－Ｅ／ＲＴ）·（１－ｘ）。     

龙岩煤不同宏观煤岩组分的颗粒及其燃烧性质实验研究

用浮选法分选出3个密度档、代表不同宏观岩相的龙岩煤颗粒,进行工业分析、元素分析和煤岩分析;并进一步通过扫描电镜结合压汞实验分析颗粒的结构,通过热天平实验研究不同宏观煤岩组分的燃烧性质。结果表明,(1)龙岩煤颗粒的煤岩主要由镜质组组成。其中,亮煤富含镜质组,密度相对较低,挥发分极少、固定碳高达80％以上;暗煤富含矿物质成分,密度极高但含碳量却很少,热值很低,接近于原煤中的矸石。灰煤中惰性组的量是三种岩相中最多的,其工业分析性质与原煤接近;(2)龙岩煤颗粒结构致密,密度在1.6g/cm3以上。颗粒中绝大多数孔隙的孔径在1μm以下。其中亮煤颗粒表面光洁致密,内部孔隙以亚微孔(0.01μm<d<0.10μm)居多,大孔径较少,比表面积较大;暗煤颗粒的表面孔隙较发达,内部结构相对较蓬松,颗粒中细孔、微孔、亚微孔都存在;而灰煤颗粒中的孔隙最不发达,以超微孔(d<0.01μm)为主;(3)不同宏观煤岩组分龙岩煤的着火温度相近,约580℃;但燃尽温度相差较大：亮煤最高,大于800℃;暗煤最低,两者相差约100℃;(4) 龙岩煤不同宏观煤岩颗粒的反应性按亮煤、煤(混煤)、灰煤、暗煤依次递减,亮煤的反应性最好,暗煤的反应性最差。     

煤中可溶有机质对煤的孔隙结构及甲烷吸附特性影响

采用四氢呋喃对临涣7煤和祁南3煤进行微波辅助抽提,进行了原煤和残煤等温吸附实验和低温氮气吸附测试,对比分析了抽提前后原煤和残煤的甲烷吸附量和比表面积、孔分布情况,并理论测算煤中可溶有机质吸附溶解甲烷量.结果表明,残煤的甲烷吸附能力低于原煤;抽提后,煤的比表面积和总孔体积增大,平均孔径减少,影响煤吸附气体能力的主要孔径为1.7~5.0 nm,且该范围内的孔数有不同程度的增加;压力为0.1~5.0 MPa时,两煤样中可溶有机质吸附溶解的甲烷量分别为0.45~4.22 mL/g、0.69~4.99 mL/g,最大吸附量分别占到原煤最大吸附量的30%和38%.分析认为,煤中可溶有机质占据部分煤中孔隙,影响煤孔隙结构,同时,在压力的作用下,甲烷可以溶解和吸附煤中可溶有机质.     

煤燃烧过程中表面形态变化规律的研究

以分形几何为理论工具,采用低温氮气吸附法,对四种煤在低温燃烧过程中表面形态变化作了考察。通过对原煤及燃烧过程中煤焦表面分维的测定,结合实验中所测得的比表面积,分析得到了煤燃烧过程中表面结构的变化历程,揭示出此种气因多相瓜在具有分形动力学的行为特征。     

超细煤粉的物理特性及其对燃烧性能的影响

采用英国Ｍａｌｖｅｍ公司的马尔文粒度仪,美国Ｍｉｃｍｍｅｒｉｔｉｃｓ公司的ＡＳＡ２０００型比表面及孔径分布分析仪,对合山 煤的各４种没粒径的细化与超细化煤样进行了试验研究。结果表明,通过煤偻的细化、超细化煤粉颗粒的比表面积、孔隙容积与空隙面积显著的提高,对其燃烧过程带来有益的影响。煤中无水无灰基元素碳含理越高则其比表面积、孔只与空隙面积受颗粒粒度的影响也就越大。     

采用一体化燃煤添加剂的燃烧中固硫作用研究

针对五个不同煤种 ,研制出与之相匹配的催化燃烧及固硫一体化添加剂 ,采用高温定硫仪对其燃烧固硫效果进行了评价 ,考察了温度、Ca S摩尔比等影响因素 ,并着重讨论了一体化添加剂中催化燃烧组分的协同固硫作用。结果表明 ,一体化添加剂中的金属催化组分对CaO固硫具有较大的协同促进作用 ,固硫作用适宜的Ca S摩尔比因而可适当降低 ,一体化添加剂在燃烧固硫方面比传统单一组分固硫剂更具优越性 ,从而使催化燃烧和燃烧固硫两个过程有机地结合在一起。     

煤焦在燃烧过程中孔隙结构变化的模拟

煤焦在燃烧过程中的物理特性，如比表面积和孔径分布会发生连续变化，直接测量煤焦在燃烧过程中的孔隙结构变化很困难，但可以通过合适的数学模型来观察，二维的圆柱孔模型已大量用来对煤焦气化与燃烧过程中表面积和孔隙结构的变化进行模拟，这个模型把孔隙分成两大部分－－大孔与小孔，因为小孔构成比表面的绝大部分，所以在反应过程中比表面积的变化可以由单一小孔模型来拟合，本文采用了用Ｔｓｅｎｇ和Ｅｄｇａｒ提出的孔模型对几     

煤燃烧过程中氟析出特性与生成机理

通过建立的固定床管式炉煤燃烧氟析出试验装置，研究了煤燃烧过程中气态氟的排放特性，并根据燃煤氟析出等温动力学实验建立了气态氟生成动力学模型。结果表明：氟析出率随燃烧温度的升高而逐渐增加，煤中氟在300 ℃～400 ℃开始析出，500 ℃～1 100 ℃为主要析出温度范围；氟析出率随煤在炉内停留时间的增加而增加，但前5 min为主要析出阶段；炉内还原性气氛对氟析出有一定的影响；氟析出率与煤中氟赋存形态和含氟量有关。燃煤过程中氟析出过程可用一级反应动力学描述，反应活化能E和频率因子A依赖于煤中氟的赋存形态和氟化物的热稳定性。不同煤种E为28.0 kJ·mol－1～65.1 kJ·mol－1，A为12.5 min－1～46.0 min－1。     

煤燃烧过程中SO2,NO的逸出规律研究

研究了脱灰煤、负载ＦｅＣｌ３煤及几种没变质程度的原煤在程序升温燃烧过程中ＳＯ２、ＮＯ的逸出规律，结果表明：ＦｅＣｌ３对煤中某些有机硫的逸出有抑制作用，同时使ＮＯ的逸出总量大大降低；不同曙速率对ＳＯ２、ＮＯ的逸出峰型基本没有影响，但低的升温速度线下ＳＯ２、ＮＯ能够在较低的温度下逸出。     

煤在燃烧过程中破碎模型的建立

针对煤在燃烧过程中破碎行为，建立了单颗粒煤的一维破碎模型。模型结果显示：煤在燃烧过程中的起始破碎主要是由于煤所释放的挥发分在煤粒中的集聚，造成煤粒中产生较大的压力梯度，从而引起煤粒的破碎。这就较好地解释了煤在燃烧过程中的热破碎现象，为今后预测煤在炉内的粒度分布打下基础。     

燃煤过程中CaO固氟反应特性的模型研究

采用部分烧结晶粒模型建立了燃煤过程中CaO固氟反应的数学模型；并在WCT－1型热天平上对CaO固氟反应特性进行了试验研究，结果表明，CaO/HF反应对HF为一致，本征反应和产物层扩散活化能分别为18．73kJ/mol和32．46kJ/mol，分析了反应温度，HF浓度，煤颗粒微孔结构等对CaO转化率的影响，经与热重实验结果比较表明，计算值与实验值基本吻合。